矿用随钻存储式智能钻孔轨迹测量装置研制

针对煤矿井下常规钻机回转钻进轨迹测量装备待机时间较短的现状,研制了一种矿用随钻存储式智能钻孔轨迹测量装置。应用结果表明,该装置能大幅度提高探头的待机时间,携带方便、测量施工效率高,能满足矿井现场的生产需求。     

煤层水平钻进轨迹监测系统开发

针对瓦斯探放孔钻进过程中无法及时了解钻进参数导致的钻孔分布不合理情况,开发了一种煤层水平钻进轨迹在线监测系统。该系统通过集成在钻头端的多种传感器采集钻头的姿态信息,采集到的姿态信息经过为该系统设计的一种特殊通信钻杆传输到操作人员可视的人机界面,为钻进过程提供有效的参考依据,并将钻孔轨迹绘制在三维煤层中,从而评价钻孔的分布是否合理。     

煤矿井下手持式浅孔轨迹仪

研制了煤矿井下手持式浅钻孔轨迹仪。仪器主要由孔口显示控制器、轨迹仪探管和输送杆3部分组成,用于煤矿井下较浅钻孔的输送式测量。轨迹仪探管可测量钻孔的倾角、方位角和工具面向角等姿态参数,孔口显示控制器同步工作并记录钻孔的深度和测量时间,二者通过蓝牙无线传输的方式进行通信,最终结果以数字和图形的方式显示出来。试验结果表明,该设备工作稳定、性能可靠,实用性强。     

基于无线测量技术的煤矿工程随钻设备设计

为实现针对井下钻进设施的实时控制，研究设计了一套基于无线测量技术的煤矿工程随钻设备，综合运用倾角传感器、工具面向角传感器、磁方位角传感器等小型传感设备来采集钻井设施当前的姿态参数，通过防爆计算机对各项参数实施编码与计算，并在视频器上实现钻进轨迹参数的图形化显示。经应用试验后发现，研究所提出的煤矿工程随钻设备信号传输距离长、解调准确率高，可充分兼容结构较为简单的钻杆，控制过程稳定。     

"孔-井-地"一体化智能钻进系统及关键技术

根据国家出台和发布的一系列能源装备制造、煤矿机器人和煤矿智能化发展等政策和标准的方向性要求,结合煤炭行业智能化开采的发展趋势,在研究我国钻探施工过程中钻探电液参数、钻机姿态参数、钻孔几何参数、钻孔地质参数、工况环境参数测量和控制现状的基础上,针对钻探施工过程中操作、安全和决策控制等实际需求,提出了智能开采"孔-井-地"一体化智能钻进系统的定义和总体框架,介绍了框架的详细组成及节点测量参数,搭建了基于几何-地质-机械-环境全面感知的钻探数据融合的软硬件平台。研究了组成智能钻进系统的关键技术与装备:钻孔测斜技术的测量原理、组成框架和设计方案,伽马参数测量的原理、组成和设计方案,孔中工况参数的组成和采集方案;无线电磁波传输技术的组成框图、传输原理、基于偶极子天线的激励方式以及机械结构;一体化钻机工况参数测量的组成和实现方案;钻场环境感知参数测量与网络摄像头相结合的监测监控技术;基于目视化管理技术的地面可视化大屏电子看板软件系统。技术实现结果表明,系统利用矿井成熟的工业环网系统作为传输介质并结合多种传感器的采集、控制、传输和展示手段,实现"孔-井-地"一体化地面智能控制钻孔体系的思路在技术上是可行的,能为智能化钻进测量体系完善及技术发展提供参考。     

矿用防爆开孔定向装置的设计

为解决煤矿井下定向钻进开孔姿态测量方式原始、效率低下的问题,设计了一种新型煤矿井下钻机开孔定向装置,钻机开孔姿态采用光纤陀螺组合加速度计测量,装置电源电路符合矿用本质安全型,机械结构设计便于钻机施工。现场应用表明,研发装置适用煤矿井下工况要求,在精确描述钻机开孔姿态的基础之上,实现钻机姿态调整与开孔角度测量并行,测量精度满足定向钻孔作业要求。     

钻孔随钻轨迹测量及三维可视化技术研究

针对矿井钻孔轨迹测量中存在的随钻测量技术落后、数据传输效率低、钻孔轨迹测量结果成图效果差等问题,提出了钻孔轨迹随钻测量、数据实时传输及数据三维可视化成图技术。该技术主要由钻孔随钻轨迹测量、钻孔轨迹实时监测装置、数据三维可视化成图及数据处理组成。钻孔随钻轨迹测量使用先进的无线随钻存储式测量方法,数据实时传输使用蓝牙或无线网络传输方式,利用CAD钻孔数据成图及利用专用处理软件进行钻孔数据三维可视化成图。研究表明,该套钻孔轨迹测量及数据处理方法可提高钻孔测量质量,提高数据处理效率及可视化效果。研究为煤矿安全服务提供了新的技术手段。     

矿用钻机钻孔轨迹及工况参数监测系统的设计

针对现有矿用监控系统无法对钻机钻孔轨迹及工况参数进行实时监测的问题,提出一种以PLC数据采集、工控机数据处理、WiFi无线通信、光线环网、FTP数据传输、MFC等技术为基础的钻机轨迹及工况参数监测系统的实现方法。并给出数据采集隔离,数据通信协议,软件及系统网络架构等设计及实现方法。并通过煤矿工业性试验对该设计进行了验证。     

SZ1型矿用司钻显示器软件研发

煤矿地面钻孔施工中,无线随钻测量系统得到越来越广泛的应用。该测量系统可把井下仪器采集的井斜角、方位角、工具面角等钻孔数据,通过泥浆传输到地面。这些数据除了在计算机上显示外,还要发送到SZ1型矿用司钻显示器上显示,显示内容有时间、操作命令、工具面角、井斜角、方位角。根据所要显示的内容,设计显示界面,编写控制软件,与计算机进行通讯,控制SZ1型矿用司钻显示器实时显示钻孔测量数据,做为钻机操作人员调整钻机控制参数的依据,以便及时调整钻孔轨迹,提高钻孔施工质量和施工效率。     

综采工作面液压支架姿态监测系统设计

针对综采面液压支架姿态参数获取难、传输距离远、传输可靠性差等问题,开发了一种基于C8051F0 20微处理器和RS485通信网络的液压支架姿态监测系统。以两立柱掩护式液压支架为模型,推导了姿态计算公式;以加速度传感器ADXL345为核心的倾角传感器可实时测得液压支架关键部件的倾角;以C8051F020微处理器为核心的检测分站通过RS485通信电路获得倾角参数,并将数据存储和通过RS485实时上传到防爆计算机;实验室调试结果表明,本系统实现了液压支架姿态在线监测功能,为现场应用提供了指导意义。     

FRD-15型全液压钻机研制

研制的适用于煤矿井下防爆环境的全液压钻机、能根据岩层变化情况和施工要求自动调整钻进速度。全液压钻机解体性好、拆装搬运方便、安全性能好、钻进能力强、操作简单,主要用于煤矿井下钻凿钻孔。     

钻机便捷移动装置的研制

主要阐述了一种用于钻机的便捷移动装置的研制方案及实施过程。该钻机便捷移动装置采用一套液压系统,配合其他辅助机械机构,能便捷地实现钻机移动。采用该便捷移动装置能节省钻机移动时间,提高钻机的工作效率,降低移动钻机人员的劳动强度。     

12000N·m煤矿用钻机试验台的研制

为满足目前我国煤矿大转矩钻机的检测水平,研制了12 000 N·m大转矩煤矿用钻机试验台,介绍了该试验台的结构及其功能原理,根据钻机技术参数,确定钻机试验台测试参数,并通过确定试验台增速器和变速器的传动比以及试验台变速器的基本参数,设计了钻机试验台的负载加载装置和力测试架。经过对百余台各种类型的钻机进行现场检测,运行结果表明,该大转矩钻机试验台可满足滑履式钻机和履带式钻机各种参数的检测要求。     

煤矿井下随钻测量技术的应用研究

目前煤矿行业广泛采用定向钻进,对随钻测量装置的要求越来越高。介绍了随钻测量装置系统的原理,并采用无需电池供电的方法给测斜探管供电,节省了以往因探管电池电量耗尽而退出全部钻杆更换电池的时间以及减少了测量装置系统的成本。在此基础上研制了实际的随钻测量装置,并通过工业试验证明,研制的随钻测量系统能够完成倾角、方位角、工具面向角等参数的测量,提高了钻进效率。     

煤矿用遥控式低位孔全倾角履带钻机的研制与应用

为了提高薄煤层瓦斯抽采施工效率,解决煤矿井下钻机操作复杂、工人劳动强度大以及存在安全隐患等问题,研制了一种具有遥控功能的全倾角履带钻机。该钻机将全倾角变幅稳固机构、制动锁紧装置、液压系统及电控系统等有机集成,可实现遥控钻进和行走,为煤矿井下的安全生产提供保障。工业性试验表明,该钻机钻孔效率高、安全可靠,具有显著的技术优势。     

基于空间阵列式惯性单元的防冲钻孔机器人位姿解算方法

防冲钻孔机器人是冲击地压矿井卸压的关键设备,其准确定位和定姿是实现卸压作业无人化的基础和前提.通过分析国内外移动机器人及煤矿井下移动设备定位技术的特点,提出了一种基于空间阵列式惯性单元的防冲钻孔机器人位姿解算方法.在分析常规惯性传感单元定位误差类型及来源的基础上,建立了空间阵列式惯性单元数据融合模型,推导出角速度和比例...     

煤矿设备检修信息化建设及实践

煤矿的采煤效率依靠高度的机械化和自动化设备,机电设备维护是保证采煤效率和安全的重要工作.为解决煤矿井下设备检修记录填写时,纸质记录不易留存、数据不易统计分析、突击补填记录等问题,神东煤炭集团开展了煤矿设备检修信息化建设.在为各矿井配备井下WiFi或4G网络、为员工配备防爆手机的基础上,自主研发了设备云检修系统;依托于神...     

水平定向钻进技术在胡底煤矿地质构造勘探中的应用

定向钻孔技术可以精确控制钻孔轨迹,可满足胡底煤矿对探明地质构造的要求。该矿采用ZDY6000LD型钻机施工4个近水平定向钻孔,精确探明主运、辅运石门的煤层走向,为抽掘采衔接提供了依据。介绍了胡底煤矿地质构造勘探定向孔的设计依据及钻进工艺。